¿Qué es una aleación a base de níquel?

Las aleaciones a base de níquel son un tipo de material de aleación compuesto principalmente de níquel. Generalmente contiene otros elementos como hierro, cromo, titanio, aluminio, etc. para mejorar sus propiedades mecánicas, resistencia a la corrosión y resistencia a altas temperaturas. Las aleaciones a base de níquel aún exhiben alta resistencia, resistencia a la corrosión, resistencia a altas temperaturas, resistencia a la oxidación y resistencia al desgaste a temperaturas que van desde los 650 hasta los 1000 °C, lo que las hace ampliamente utilizadas en campos como la aeroespacial, la ingeniería química, el petróleo, la energía, la construcción naval y la industria nuclear. Las aleaciones a base de níquel también tienen buena maquinabilidad y pueden fabricarse en diversas formas y tamaños de piezas mediante procesos como forjado, tratamiento térmico, deformación en frío, soldadura, etc.

Composición y propiedades de las aleaciones a base de níquel

Hay tres razones principales por las que las superaleaciones a base de níquel se utilizan ampliamente. En primer lugar, las aleaciones a base de níquel pueden disolver más elementos de aleación y mantener una estructura estable. En segundo lugar, en comparación con las superaleaciones a base de hierro y cobalto, las aleaciones a base de níquel pueden formar compuestos intermetálicos coherentes ordenados de tipo A3B, la fase γ' Ni3(Al, Ti), que puede mejorar eficazmente la resistencia de la aleación y hacerla más eficiente. Resistencia a altas temperaturas. De manera similar, las aleaciones a base de níquel contienen cromo, lo que las hace más resistentes a la oxidación y a la corrosión por gases que las superaleaciones a base de hierro.

Las aleaciones a base de níquel contienen varios elementos, entre los cuales el cromo desempeña principalmente un papel en la resistencia a la oxidación y la corrosión, mientras que otros elementos se utilizan principalmente para fortalecer las aleaciones. Según los métodos de fortalecimiento, se pueden dividir en tres categorías: elementos de fortalecimiento por solución sólida, como tungsteno, molibdeno, cobalto, cromo, vanadio, etc.; elementos de fortalecimiento por precipitación como aluminio, titanio, niobio y tántalo; elementos de fortalecimiento de límites de grano como boro, circonio, magnesio y elementos de tierras raras.

Clasificación principal de las aleaciones a base de níquel

La aleación a base de níquel es la abreviatura de superaleación a base de níquel, llamada así por su resistencia única a altas temperaturas. Las aleaciones a base de níquel se pueden dividir en las siguientes categorías principales según sus propiedades:

1. Aleación resistente al calor a base de níquel: Este tipo de aleación puede resistir la oxidación y la corrosión a altas temperaturas de 650~1000 °C, y tiene un cierto grado de resistencia. Basándose en el magnetismo, este tipo de aleación se utiliza comúnmente para fabricar componentes térmicos en álabes de motores de aviación y motores de cohetes, reactores nucleares y equipos de conversión de energía.

2. Aleación resistente a la corrosión a base de níquel: El níquel puro es una aleación representativa de las aleaciones resistentes a la corrosión a base de níquel. La microestructura de este tipo de aleación es austenítica, con los principales elementos de aleación siendo cobre, cromo, molibdeno, etc. Las aleaciones resistentes a la corrosión tienen excelentes propiedades integrales y pueden resistir diversas corrosiones ácidas y corrosiones por tensión. Se puede utilizar para fabricar piezas en diversos entornos resistentes a la corrosión como petróleo, química y energía.

3. Aleación resistente al desgaste a base de níquel: Los principales elementos de aleación son cromo, molibdeno, tungsteno, y también contienen una pequeña cantidad de niobio, tántalo e indio. Tiene buena resistencia al desgaste, resistencia a la oxidación, resistencia a la corrosión y buen rendimiento de soldadura. Se puede utilizar para fabricar piezas resistentes al desgaste y también para fabricar materiales de revestimiento.

4. Aleaciones de precisión a base de níquel: incluyendo aleaciones magnéticas blandas a base de níquel, aleaciones de resistencia de precisión a base de níquel y aleaciones de calentamiento eléctrico a base de níquel. La más común es la permalloy, que tiene un contenido de níquel de aproximadamente el 80%. Tiene alta permeabilidad magnética máxima e inicial, así como baja coercitividad. Es un material de núcleo de hierro importante en la industria electrónica. Las aleaciones de precisión a base de níquel son materiales de aleación basados en níquel y que contienen otros elementos de aleación como cromo, hierro, molibdeno, etc. Esta aleación tiene una excelente resistencia a altas temperaturas, resistencia a la corrosión, rendimiento de fatiga térmica y resistencia a la oxidación.

Las aleaciones de precisión a base de níquel se pueden utilizar durante mucho tiempo a temperaturas que oscilan entre 1000 y 1100 °C, y se pueden utilizar para fabricar álabes de motores de turbina, componentes de cámaras de combustión, álabes de turbinas de gas, álabes directores de motores de aviación y diversos equipos resistentes a la corrosión que operan a altas temperaturas.

5. Aleación con memoria de forma a base de níquel: La aleación con memoria de forma a base de níquel es una aleación de níquel que contiene un 50% de titanio. Esta aleación exhibe un buen efecto de memoria de forma a 70 °C. Ajustando finamente la relación de níquel a titanio, la temperatura de recuperación se puede ajustar dentro del rango de 30 °C a 100 °C. Esta aleación se utiliza ampliamente en componentes estructurales autoexpansibles de naves espaciales, sujetadores autoexcitados en la industria aeroespacial y motores de corazón artificial en el campo biomédico.